JP2000300662A - 電動式低圧持続吸引器 - Google Patents

電動式低圧持続吸引器

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JP2000300662A
JP2000300662A JP11111468A JP11146899A JP2000300662A JP 2000300662 A JP2000300662 A JP 2000300662A JP 11111468 A JP11111468 A JP 11111468A JP 11146899 A JP11146899 A JP 11146899A JP 2000300662 A JP2000300662 A JP 2000300662A
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pump
pressure
voltage
suction device
suction
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JP11111468A
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English (en)
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Kenichi Kanemasa
賢一 兼政
Akira Yabe
章 矢部
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高い電動式低圧持続吸引器、さらに
詳しくは電源電圧の変化の影響を受けないポンプ駆動手
段を持つ電動式低圧持続吸引器を提供することである。 【解決手段】 ポンプ手段、圧力検出手段、ポンプ制御
手段及びポンプ駆動手段を具備した電動式低圧持続吸引
器において、ポンプ手段は電磁式ダイヤフラムポンプで
あり、ポンプ制御手段は圧力検出手段で検出した圧力値
と、電源電圧値又はポンプ駆動手段からポンプ手段に供
給される電圧値の少なくとも1種の測定値を基にポンプ
手段の出力を決定し、ポンプ駆動手段は電圧の昇圧が可
能な変圧手段を有している電動式低圧持続吸引器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外科手術後に体内
から気体及び液体を体外に吸引する医療用の吸引器に関
するものであり、胸部及び腹部の外科手術後などに手術
部位から気体及び液体を吸引する手段を具える電動式低
圧持続吸引器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】胸部及び腹部の外科手術後は、体内の空
洞からの脱気、手術部位からの浸出液や血液の排出を目
的として吸引器が使用される。吸引器には、吸引源とし
て病院の建物に附設の設備を使用し、水柱の高さにより
吸引圧の調整が可能な吸引具が広く用いられてきた。
【0003】しかしながら、こうした器具で吸引を行う
には吸引源である建物附設の設備と吸引具とをチューブ
で接続しなければならないため、吸引した状態では限ら
れた範囲しか移動ができないという欠点がある。また、
吸引圧の設定を水柱の高さで行うため、吸引圧の設定が
容易ではなく、吸引圧も限られた小さな値にしか設定す
ることができない。
【0004】こうした理由から、近年、商用電源やバッ
テリーにより駆動可能なポンプを具え、吸引圧を設定値
に保つよう自動制御が可能な電動式低圧持続吸引器が普
及してきている。このような装置ではバッテリーを内蔵
しているため、吸引を行った状態のまま移動することが
でき、吸引圧の設定もスイッチで簡単に行うことができ
る。
【0005】電動式低圧持続吸引器に使用可能なポンプ
の形式としては、電磁式ダイヤフラムポンプ、モーター
駆動のピストン式ポンプ、ベーン式ポンプ等がある。電
動式低圧持続吸引器では、重量、寿命、消費電力の面か
ら電磁式ダイヤフラムポンプが用いられることが多い。
【0006】電磁式ダイヤフラムポンプは電磁石を周期
的にON/OFFするか、もしくは、周期的に極性を変
えることでダイヤフラムが接続された梃子を動作させ
る。従って、電磁式ダイヤフラムポンプには交流を供給
する必要がある。電動式低圧持続吸引器は商用電源及び
内蔵バッテリーのどちらでも動くものが多いが、商用電
源使用時でも内部で一旦直流に変換して電源とし、装置
内の各部品に電力を供給することが多い。この場合、ポ
ンプ駆動手段では直流を再度交流に変換してから電磁式
ダイヤフラムポンプに供給する必要がある。ポンプ駆動
手段の発熱を抑えるため、直流を交流に変換する部分の
トランジスタはスイッチング動作をさせてトランジスタ
での電圧降下をできる限り抑え、電磁式ダイヤフラムポ
ンプには正弦波ではなく矩形波を供給し、ポンプ手段の
出力の調整は矩形波のデューティー比を変更することで
行うことが多い。
【0007】このようなポンプ駆動手段を使用した場
合、矩形波のピーク電圧は電源電圧に大きく依存し、矩
形波のデューティー比が一定でもポンプ手段の出力は電
源電圧によって変化してしまうという問題がある。電源
電圧が変化するのは、電源を商用電源から内蔵バッテリ
ーに切り替えたとき、またはその逆、あるいは内蔵バッ
テリー使用時にその残量が低下してきたときなどであ
る。このような電源電圧の変化は稀ではなく、頻繁に起
こりうるものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、信頼
性の高い電動式低圧持続吸引器を提供することにある。
さらに詳しくは、電源電圧の変化の影響を受けないポン
プ駆動手段を持つ電動式低圧持続吸引器を提供すること
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、体内から気体
及び液体を体外に吸引するための吸引圧を発生するポン
プ手段、ポンプ手段により発生させた吸引圧の圧力値を
検出するための圧力検出手段、圧力検出手段からの信号
に基づいて吸引圧を適切に保つためポンプ手段の制御を
行うポンプ制御手段、ポンプ制御手段からの信号に基づ
いてポンプ手段の出力を調整するポンプ駆動手段を具備
した電動式低圧持続吸引器において、ポンプ手段は電磁
式ダイヤフラムポンプであり、ポンプ制御手段は圧力検
出手段で検出した圧力値と、電源電圧値又はポンプ駆動
手段からポンプ手段に供給される電圧値の少なくとも1
種の測定値を基にポンプ手段の出力を決定し、ポンプ駆
動手段は電圧の昇圧が可能な変圧手段を有していること
を特徴とする電動式低圧持続吸引器である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図1〜3
を用いて詳細に説明する。図1は本発明の圧力検出手段
11で検出した圧力値とポンプ駆動手段7からポンプ手
段9に供給される電圧値を基にポンプ手段9の出力を制
御する電動式低圧持続吸引器のブロック図である。吸引
圧が設定吸引圧1の値となるようにポンプ8の出力を制
御する。吸引圧は圧力検出手段11により検出され、設
定吸引圧1と吸引圧値フィードバック信号13に基づ
き、最適なポンプ駆動電圧を吸引圧コントローラ2で決
定する。吸引圧コントローラ2で求めた適切な駆動電圧
と駆動電圧値フィードバック信号12に基づき、変圧手
段5が出力すべき電圧を電圧コントローラ3で決定す
る。変圧手段5の出力した電圧がピーク電圧となるよう
に発振器6がポンプ8に交流を供給し、ポンプ8を駆動
する。
【0011】従来の装置では、設定吸引圧と圧力検出手
段からの吸引圧値フィードバック信号に基づいて、ポン
プ制御手段がポンプの出力を制御していたが、通常、ポ
ンプに供給する矩形波のピーク電圧を電源電圧と同じに
して、駆動波形のデューティー比を変更することでポン
プの出力を調整していた。この方式では、電源が商用電
源から内蔵バッテリーに変わった時や、内蔵バッテリー
が消耗した時などの様に、装置の電源電圧が変わった時
に、ポンプに供給する駆動波形の電圧も変わってしま
う。つまり、電源電圧の変化によりポンプの能力も変化
してしまい、吸引圧の制御が最適な状態からずれてしま
う。しかしながら、本発明では、ポンプ駆動手段7にお
いて変圧手段5を使用することにより、電源電圧が変化
してもポンプ8の駆動電圧を吸引圧コントローラ2の決
定した電圧に制御することが可能となる。つまり、電源
電圧の変化の影響を受けないポンプ制御を行うことが可
能である。図2は本発明で得られる効果を模式的に示し
ている。従来の装置では電源電圧が低下するとポンプ駆
動波形の電圧も低下しポンプの吸引能力も低下してしま
うが、本発明では電源電圧が低下してもポンプ駆動波形
の電圧は影響を受けずポンプの吸引能力も影響を受けな
い。
【0012】さらに、本発明では、吸引圧値フィードバ
ック信号13に基づいて制御を行う吸引圧コントローラ
3と駆動電圧値フィードバック信号12に基づいて制御
を行う電圧コントローラ3を組み合わせて使用すること
により、電源電圧の変化に対して安定なポンプ制御を行
うことが可能となる。また、駆動電圧値フィードバック
信号12を使用する代わりに、電源電圧を直接測定する
ことで電源電圧の変化に応じたポンプの駆動電圧の決定
を行うポンプ制御手段4を構成しても良い。吸引圧コン
トローラ2や電圧コントローラ3は各種半導体素子を組
み合わせハードウェアとして構成することも可能である
が、設定吸引圧やその他設定値の入力の制御や吸引圧や
各種アラーム類の表示の制御なども含めてマイクロコン
ピュータで行うと小型で仕様の変更などにも柔軟な装置
を構成することが可能となる。
【0013】変圧手段5は電源の電圧を変換する装置で
ある。このような変圧手段のひとつとしてDC−DCコ
ンバータがある。電気回路の構成により電源電圧より低
い電圧を出力する降圧型のDC−DCコンバータ、電源
電圧より高い電圧を出力する昇圧型のDC−DCコンバ
ータ、電源電圧より低い電圧も高い電圧も出力可能な昇
降型のDC−DCコンバータがあるが、本発明に使用す
るDC−DCコンバータとしては昇降型が適する。DC
−DCコンバータはトランジスタなどのスイッチング素
子にスイッチング動作をさせるが、騒音の面から、可聴
音域より高い周波数である20kHz以上の周波数でス
イッチング動作させることが望ましく、装置の小型化、
効率の面から100kHzあるいはそれ以上の周波数で
スイッチング動作させることがさらに望ましい。また、
周辺の装置への電磁波障害を防ぐため、DC−DCコン
バータ14を電磁波シールドする事が望ましい。DC−
DCコンバータ以外の変圧手段5としてはスイッチトキ
ャパシタによる方法もある。
【0014】発振器6はポンプ8がもっとも能力を発揮
することができる周波数の交流をポンプ8に供給する。
発振器6での発熱を抑えるには、正弦波ではなく矩形波
での駆動が適する。矩形波での駆動の場合、変圧手段5
の出力電圧を周期的にON/OFFしてポンプ8に矩形
波を供給する。ポンプ8の構造によっては、発振器8の
内部でトランジスタなどスイッチング素子を用いてブリ
ッジを構成し、ポンプ8へ供給する電圧の極性を矩形波
の一周期毎に入れ替えてもよい。例えば、DC−DCコ
ンバータ14の出力電圧を+15Vとした場合、前者の
方式では駆動波形は0Vと+15Vをピークとする矩形
波となるのに対し、後者の方式では−15Vと15Vを
ピークとする矩形波もしくは階段状の交流となる。発振
器は電子部品を使用しすべてハードウェアとして構成す
ることも可能であるが、装置の小型化のため、一部の動
作をマイクロコンピュータ内で行うことも可能である。
【0015】また、変圧手段5の出力電圧を変化させる
ことによりポンプ8の出力を制御することも可能である
が、変圧手段5の出力電圧は一定に保ち発振器6で駆動
波形のデューティー比を変えることでポンプ8の出力を
制御してもよい。また、変圧手段5の出力電圧、駆動波
形のデューティー比の両方を変えても良い。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例の回路図を図3に示す。D
C−DCコンバータ14は昇降型で、電源電圧をより低
い電圧も高い電圧も出力可能である。出力する電圧はマ
イクロコンピュータ19からのパルス信号のデューティ
ー比を変更することにより制御可能である。矩形波発振
回路15では、DC−DCコンバータの出力電圧をピー
ク電圧とする矩形波をポンプ17に供給する。図3で
は、矩形波発振回路15は無安定マルチバイブレータで
構成されているが、専用のタイマーICを使用すること
やマイクロコンピュータ19に一部の動作をさせてもよ
い。DC−DCコンバータ14と矩形波発振回路15で
ポンプ駆動手段16を構成する。
【0017】図1の吸引圧コントローラ2と電圧コント
ローラ3はマイクロコンピュータ19によりプログラム
で構成され、マイクロコンピュータ19はDC−DCコ
ンバータ14の出力電圧と圧力検出手段18により検出
された吸引圧の信号を基にポンプ17の最適な出力を決
定し、DC−DCコンバータ14にパルス信号を出力す
る。
【0018】
【発明の効果】本発明により、ポンプ駆動手段が電源電
圧の変化に対して安定で、電源電圧の変化がポンプ手段
の能力へ与える悪影響の小さい電動式低圧持続吸引器を
提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】本発明の効果を模式的に示した図である。
【図3】本発明の一実施例の回路図である。
【符号の説明】
1 設定吸引圧 2 吸引圧コントローラ 3 電圧コントローラ 4 ポンプ制御手段 5 変圧手段 6 発振器 7 ポンプ駆動手段 8 ポンプ 9 ポンプ手段 10 圧力センサ 11 圧力検出手段 12 駆動電圧値フィードバック信号 13 吸引圧値フィードバック信号 14 DC−DCコンバータ 15 矩形波発振回路 16 ポンプ駆動手段 17 ポンプ 18 圧力検出手段 19 マイクロコンピュータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体内から気体及び液体を体外に吸引する
    ための吸引圧を発生するポンプ手段、ポンプ手段により
    発生させた吸引圧の圧力値を検出するための圧力検出手
    段、圧力検出手段からの信号に基づいて吸引圧を適切に
    保つためポンプ手段の制御を行うポンプ制御手段、ポン
    プ制御手段からの信号に基づいてポンプ手段の出力を調
    整するポンプ駆動手段を具備した電動式低圧持続吸引器
    において、ポンプ手段は電磁式ダイヤフラムポンプであ
    り、ポンプ制御手段は圧力検出手段で検出した圧力値
    と、電源電圧値又はポンプ駆動手段からポンプ手段に供
    給される電圧値の少なくとも1種の測定値を基にポンプ
    手段の出力を決定し、ポンプ駆動手段は電圧の昇圧が可
    能な変圧手段を有していることを特徴とする電動式低圧
    持続吸引器。
  2. 【請求項2】 変圧手段がDC−DCコンバータである
    請求項1記載の電動式低圧持続吸引器。
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